Eine neue Strahllinie für die Mikro- Röntgen- Absorptionsspektroskopie haben am Dienstag Forscherinnen und Forscher des Paul Scherrer-Instituts (1) und des französischen Centre national de la recherche scientifique (2) in Villigen eingeweiht. Die Strahllinie ist für Experimente in den Umwelt- und Materialwissenschaften sowie der Archäologie prädestiniert.
Von Michael Breu
Lucia heisst das jüngste Kind der Synchrotron Lichtquelle Schweiz (SLS). Umwelt- und Materialforscher haben grosse Hoffnung in das Wunderkind. Mit ihr, der neuen Strahllinie für Mikro-Röntgen-Absorptionsspektroskopie, wollen sie beispielsweise die Bindung von Schwermetallen in Pflanzen untersuchen oder aufklären, weshalb die Jöri-Seen oberhalb Davos stark mit Phosphaten belastet sind, „obschon keine Waschmaschine ihr Abwasser in den See lässt“, wie Anne-Marie Flank, Forschungsleiterin des französischen Centre national de la recherche scientifique (CNRS), sagt. Auch können Materialwissenschafter dank Lucia herausfinden, wie die von der Luftverschmutzung angegriffenen, farbigen Scheiben im Petersdom sich stetig aufhellen oder weshalb Dämme und Brücken über die Jahre an Stabilität verlieren. Am Dienstag haben Forscherinnen und Forscher des Paul Scherrer-Instituts und des CNRS in Villigen die Strahllinie Lucia offiziell eingeweiht, im Testbetrieb ist sie bereits seit dem 9. Dezember 2003. Ralph Eichler, Direktor des Paul Scherrer-Instituts und ETH-Professor für Teilchenphysik, ist stolz auf Lucia, welche die SLS in optimaler Weise ergänze.
Die Geschichte geht weit zurück. Am 18. Juni 1997 bewilligte das eidgenössische Parlament den Bau der Synchrotron Lichtquelle Schweiz. Mit ihr, so sagten die Forscher, könnten neuartige Materialien, Biomoleküle, Oberflächen und Nanostrukturen optimal untersucht werden. „Das Verständnis mikroskopischer Eigenschaften bringt echte Fortschritte, beispielsweise in der Halbleitertechnik, der Hochtemperatursupraleitung, der magnetischen Datenspeicherung, der gezielten Entwicklung von Arzneimitteln oder von Materialien für die Energie- und Umweltforschung“, heisst es in einem Übersichtspapier zur SLS.
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Lucia: Die neue französisch-schweizerische Synchrotron-Strahllinie am Paul Scherrer-Institut im aargauischen Villigen. Bilder: H.R. Bramaz gross
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Synchrotronlicht entsteht, wenn schnelle Elektronen auf Kurvenbahnen gezwungen werden. Das abgestrahlte Synchrotronlicht hat dann je nach Magnetelement unterschiedliche Eigenschaften: in Ablenkmagneten fliegen die Elektronen auf Kreisbahnen, in so genannten Wigglern und Undulatoren auf Slalomkursen. Verwendet werden diese gebündelten elektromagnetischen Wellen, um Gegenstände mit einer Auflösung von 10 Mikrometern abzubilden.
Nach dem positiven Bescheid aus Bern begann man in Villigen am 2. Juni 1998 mit dem Bau der SLS, im Sommer 1999 wurde die SLS vollendet, Anfang 2001 das erste Licht produziert (3). Gleichzeitig entstand der Wunsch, eine Strahllinie für die Röntgen-Absorptionsspektroskopie (XRS) zu installieren. Mit dem Bau dieser Strahllinie, von Lucia, wurde im März 2003 begonnen, im August 2003 wurde der Undulator installiert, und im Dezember – siehe oben – wurde das erste Licht gemessen. Aufgebaut wurde die „Line for the Ultimate Characterisation by Imaging and Absorption“, wie Lucia ausgeschrieben heisst, von Forscherinnen und Forschern des Paul Scherrer-Instituts, des CNRS und des Unternehmens Soleil, welches derzeit auch in Gif-sur-Yvette bei Paris einen Synchrotron baut. „Lucia wird von zwölf Schweizer Forschungsgruppen unterstützt“, sagt Francis Waldvogel. Die Einweihung sei seine letzte Amtshandlung als Präsident des ETH-Rates, danach sei Alexander J.B. Zehnder für die Geschicke des Steuerungsorgans des ETH-Bereichs zuständig. Zehnder, Direktor der Eawag und Professor für Umweltbiotechnologie an der ETH, ist vom Erfolg der neuen Strahllinie überzeugt und meint im Spass, dass er nach einigen Präsidialjahren im ETH-Rat nach Villigen wechseln werde.
| Lucia in Zahlen |
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Energie-Fenster: 0.8-8 keV¨
Lichtfluss: 2x10^12 Photonen pro Sekunde
Probengrösse: 1x1 Mikrometer
Polarisation: linear horizontal oder zirkular links und rechts
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